manual neumatica

NEUMATICA BASICA.

REFERENCIAS HISTÓRICAS

Prof.: Fabián Mora Arqueros1

En la antigüedad los Griegos fueron cautivados, en su búsqueda de la verdad, por cuatro “elementos que se presentaban con relativa continuidad y abundancia, éstos eran: el agua, el aire, el fuego y la tierra.

Uno en particular, el aire, parecía por su naturaleza volátil y presencia transparente, la más fina expresión de la materia, que en otras “densidades” o “estados” constituía, además, los otros “elementos”. Era casi el alma. En Griego la palabra PNEUMA significa “alma” y en consecuencia la técnica que utiliza el aire como vehículo para transmitir energía se llamó PNEUMATICA.

A partir de allí el aire se usó de muy variadas maneras, en algunos casos, tal como se presenta en la naturaleza, o sea, en movimiento.

La energía Eólica, más tarde los molinos de viento la transformaron en energía mecánica, permitiendo en algunos casos, mover moliendas, y en otros, la navegación de vela fue quizás la más antigua forma de aprovechamiento de energía.

El aire presenta en general connotaciones muy importantes desde el punto de vista de su utilización: desde su necesidad para la vida, hasta contener olas en el mar, o impedir el congelamiento de agua por burbujeo, ha sido empleado en otras importantes funciones cuya evolución resumimos así:

1500 A.C. FUELLE DE MANO Y DE PIE (Fundición no ferroso)1762 D.C. CILINDRO SOPLANTE John Smeaton1776 D.C. PROTOTIPO COMPRESOR MECANICO John Wilkinson1861 D.C. PERFORADORES NEUMATICAS G.Somelier (Monte Cenis)1865 D.C. CORREO NEUMATICO DE PARIS (Francia)1869 D.C. FRENO DE AIRE PARA F.F.C.C. Westinghouse1874 D.C. CORREO NEUMATICO DE VIENA (Austria)1875 D.C. CORREO NEUMATICO DE BERLIN (Alemania)1888 D.C. RELOJ NEUMATICO (Actuado por impulso)1891 D.C. COMPRESOR DOS ETAPAS Riedler.

De allí en más continúa una franca expansión de la aplicación de la técnica neumática, expansión que se produce en forma simultánea con la involución de la utilización del vapor, y que coincide, con el conocido hecho de la segunda revolución industrial.

En nuestros días la neumática ha tomado fundamental importancia sobre todo en aplicaciones donde la velocidad de actuación debe ser elevada y particularmente en instalaciones donde la seguridad es el factor más importante.

GENERALIDADES DEL AIRE COMPRIMIDO


El aire comprimido constituye en realidad una forma de transporte de energía y su utilización se ha ido imponiendo paulatinamente como ya hemos visto.CARACTERÍTICAS Y CONSECUENCIAS

Se trata de un medio elástico, así que permite su comprensión.Una vez comprimido puede almacenarse en recipientes.Esta posibilidad de almacenamiento hace que su transporte se interprete de dos formas: una por conductos y tuberías y otra en pequeños recipientes preparados para tal efecto.Aún comprimido el aire no posee características explosivas, esta particular situación hace de la técnica neumática un aliado fundamental en casos de seguridad. Además, no existen riesgos de chispas o cargas electrostáticas. La velocidad de los actuadores neumáticos es razonablemente alta (en términos industriales) y su regulación es posible realizarla fácilmente y en forma continua (con ciertas restricciones).La comprensibilidad del aire no compromete los circuitos debido a los golpes de ARIETE y además las sobrecargas a que se someten no constituyen situaciones peligrosas o que provoquen daños permanentes en el material.Los cambios de temperaturas no modifican su prestación en forma significativa y no produce calor por sí mismo.Requiere instalaciones especiales para la recuperación del fluido utilizado (aire).Normalmente se trata de una técnica limpia (desde el punto de vista macroscópico), característica que unida a la seguridad, ya mencionada, proporciona una herramienta eficaz en muchísimos procesos industriales.La limpieza característica a la que nos referimos antes, se va perdiendo a medida que “miramos” el aire en detalle. Efectivamente, en dimensión microscópica, el aire presenta impurezas que, para su uso satisfactorio, deben eliminarse. Es decir, el aire tal cual lo tomamos de la atmósfera, no sirve, motivo por el cual debemos someterlo a ciertos tratamientos que conocemos como: preparación del aire comprimido.Las presiones en que ordinariamente se trabaja con estos elementos hace que la fuerza máxima rentable esté comprendida entre los 20000 y los 30000 N (alrededor de 2 a 3 toneladas).Otro de los inconvenientes que se presenta con la utilización de esta técnica es el ruido que provoca la descarga del aire ya utilizado a la atmósfera. Este inconveniente puede evitarse razonablemente con silenciadores. Cabe aclarar que el aire de descarga podría estar contaminado y que por lo tanto no sigue manteniendo vigentes todas las propiedades que tenía cuando se lo aspiró.

¿QUÉ ES EL AIRE?

El aire es una mezcla de gases. Alrededor de dieciséis son los que lo conforman; aunque sólo dos de ellos ocupan el 99% de su volumen.


Estos dos son, el nitrógeno con un 78% y el oxígeno con un 21% aproximadamente; el volumen restante, que ocupa el 1%, lo comparten los gases nobles y gases producto de mezclas y combinaciones de estos y otros elementos.

Esta curiosa mezcla que respiramos a diario tiene una serie de propiedades interesantes y en general podemos decir que conforma un gas real.

El aire pesa 1,2928 gramos por litro a 273ºK y a presión atmosférica.

Tanto su densidad como la velocidad del sonido varían con la temperatura y con la presión.

Es comprensible y cumple con aproximación satisfactoriamente aceptable las leyes que estudiáramos para los Gases Perfectos. Esta es quizás una de las propiedades más importantes pues permitirá manejar los cambios termodinámicos del aire en situaciones reales.

Hasta aquí nos hemos referido al aire seco pero normalmente en la naturaleza se presenta asociado al vapor de agua, este último se comporta como un gas más de la mezcla.

A la cantidad de agua que contiene el aire se la conoce como humedad.

¿CÓMO SE COMPRIME EL AIRE?

El objetivo que se persigue con la comprensión de un gas(en nuestro caso el aire) es aumentar su energía interna, con la intención de usarla conveniente y oportunamente.

Las máquinas que se usan con este propósito reciben el nombre genérico de compresores y se clasifican por la forma en que puede obtenerse dicha energía.

Distinguimos dos grandes grupos: los compresores de desplazamiento positivo y los compresores dinámicos.

En los del primer grupo el aumento de presión se consigue disminuyendo el volumen de una determinada masa de gas.

En los del segundo, el concepto cambia, el aumento de presión surge como consecuencia del aumento de energía cinética, que ha conseguido comunicársele al gas.

Dentro de estos grandes, existen subgrupos con características bien definidas, en cuanto a su principio de funcionamiento y a su comportamiento.


(Fig.1)

1.-Compresor de pistón 3.-Compresor de paletas2.-Compresor de doble tornillo 4.-Turbo compresor radial5.- Turbo compresor axial

(Fig.2 ) - Gráfico Indicativo de zona de utilización de Compresores

REDES CARACTERÍSTICAS

Reconocemos como red de distribución de aire comprimido al sistema de tubos que permite transportar la energía de presión neumática hasta el punto de utilización.

Sobre esta definición cabe realizar una serie de aclaraciones o clasificaciones, pues desde el punto de vista del ambiente podemos dividir la instalación en: externa o interna.

La externa es la instalada a la intemperie y la interna la que corre bajo cubierta.


Desde el punto de vista de la posición, esta puede ser aérea o subterránea y desde la óptica de la importancia de distribución puede ser primaria o secundaria.

Aquí nos ocuparemos de la res primaria y secundaria y en principio asumiremos que la res es aérea e interna.

Adelantamos que los principios que se aplican para este caso son generales y se aproximan significativamente a los que habría que usar para los otros.

Las redes de distribución se dividen en tres grandes grupos típicos. (Aunque en la realidad pueden aparecer combinados total o parcialmente).

El primero podemos apreciarlo en la (Fig.3 A) donde, en forma simplificada, representamos una vista en planta de la tubería. Esta red se reconoce como red abierta. Vemos aquí que el aire avanza a la vez que va abasteciendo a los consumos.Este tipo de red requiere poca inversión inicial pero está expuesta a una severa pérdida de carga (medida entre el principio y el final de la tubería).

Cualquier actividad de mantenimiento o modificación parcial (colocación de otra bajada de aire comprimido o el desplazamiento de una existente)obliga a detener el suministro. De hecho esto implica detener la producción, etc.

El segundo grupo típico lo constituye la red cerrada o anular.

Un esquema de este tipo de red lo tenemos esbozado en la (Fig 3 B).

Se destaca la construcción en lazo o circuito cerrado: Inmediatamente advertimos aquí que un consumidor estaría avanecido desde cualquiera de las dos direcciones posibles.


(Fig.3)

En realidad no es descabellado esperar esto pues no sabemos con certeza como habrá de circular el aire.

Este razonamiento nos lleva a pensar que la pérdida de carga, en esta construcción, es menor que en la anterior.Recién con la red interconectada, representada en la (Fig.3 C) tendremos solucionados todos los problemas. Aquí las pérdidas de carga se han reducido a un mínimo y dada la geometría de la red, podemos aislar con facilidad los tramos objeto de modificación o mantenimiento.

Cabría recordar que las (Fig.3 ) nos están mostrando un esquema de la red visto en planta.

Si imagináramos una vista lateral, de una parte de la instalación, podríamos ver algo semejante a lo que se muestra en la (Fig.4 ), donde ahora más que los equipos en si mismos, nos interesa la forma en que vamos a relacionarlos con la tubería de aire comprimido.

Después de los tratamientos de rigor, que aclaremos más adelante, el aire evoluciona por la tubería de distribución.


PRESIÓN DE TRABAJOVARIABLE

PRESIÓN DE TRABAJO

CONSTANTE

2%

(Fig.4 )

Esta presenta una leve caída hacia la parte posterior de alrededor de un 2% (0.5%). El motivo de esta caída es permitir el escurrimiento del agua. Que eventualmente podría haberse condensado, hacia un lugar de evacuación.

Como la continua pendiente haría descender el tuno de distribución, más allá de lo aceptable si la planta es muy larga, se acude a la solución que se muestra en la misma (Fig.4 ).

La solución consiste en retornar la altura de distribución y continuar con la pendiente a partir de este nuevo punto. El punto más bajo debe ser siempre utilizado para instalar un conducto de purga y nunca para realizar una “bajada”. El motivo es obvio; queremos aire comprimido y no agua a presión.

Idéntico motivo nos mueve a conectar las “bajadas”desde el lomo o parte superior del tubo.

La bajada pertenece a lo que hemos llamado instalación secundaria y puede ocurrir que, si el ambiente estuviera a una temperatura más o menos baja, ocurra alguna condensación. Es conveniente entonces permitir que el aire desemboque directamente en un recipiente sin purga y la derivación a la máquina se realice directamente a 90º como indica la (Fig.4).

Este es el lugar donde debemos instalar los filtros y dependiendo de la calidad del aire (o del acondicionamiento que se necesite)habrá que instalar distintos tipos de filtros. En los siguientes capítulos veremos conceptos relacionados con la calidad de aire.

Una vez resuelta la filtración, casi generalmente viene el problema de control del nivel de energía o sea la regulación de presión.

Aquí es dónde pueden diferenciarse claramente dos campos para la presión: uno de ellos es el de la “presión de régimen” y el otro es de la “presión de trabajo”.

“La presión de régimen”es variable, pues responde a las fluctuaciones del compresor, mientras que la presión de trabajo es constante y ajustada a las necesidades operativas. Se requiere que las herramientas y actuadores tengan siempre el mismo nivel de energía para asegurar un estándar de trabajo.

El esquema visto hasta ahora, toma cuerpo cuando se piensa en una red de distribución interconectada. Las pendientes deben estudiarse para que respondan al criterio que las origino. Es deseable que el sentido de circulación del flujo de aire, acompañe la pendiente en su caída. Sin embargo, esto no es siempre posible pues no se conoce con precisión el sentido de flujo en algunos ramales, debido a que los consumidores no son constantes(en su mayoría)y además trabajan en distintas frecuencias.

Un esquema representativo nos ilustra una instalación de este tipo (Fig.5).


Uno de los aspectos, que suele ser objeto de discusiones continuas, es el del material con que deben realizarse estas instalaciones.

De hecho debemos dividir este aspecto en dos partes: material de la red primaria y material de la red secundaria.

Consideremos la primera: si la red es aérea es conveniente realizarla en tubo de hierro negro soldado. Existe ordinariamente una tendencia a instalar tubo galvanizado pues se supone que es resistente a la corrosión que provoca el agua. Esto es cierto, en tanto y en cuanto el galvanizado alcance también el interior del tubo.


(Fig.20)( Fig.5).

De todos modos este tipo de instalación requiere la incorporación de accesorios roscados. Más complicados para colocar y con posibilidad permanente de pérdida a través de la rosca. En una tubería galvanizada siempre es más difícil hacer una modificación.

Aconsejamos colocar el tubo a una distancia de 30 cm. a más de la pared, para facilitar el montaje y la operación de soldadura.

En caso de que la red sea subterránea deberá protegerse también de la acción de corrosión del elemento que la cubra o instalarla en un túnel adecuadamente preparado.

La segunda parte, es decir, la red secundaría, es a la que frecuentemente menos atención se le presta. Esta puede ser rígida, flexible, o combinada.

Cuando se trata de una instalación rígida es necesario tener algunas precauciones con el dimensionado. Las flexibles en cambio son más versátiles y pueden cambiarse con facilidad. Casi en general estas instalaciones aparecen combinadas. Es necesario determinar donde termina la instalación secundaria y donde comienza la distribución de utilización de la energía neumática. El límite se encuentra donde aparece el primer elemento de filtración, de allí en adelante lo consideraremos como conducciones propias del circuito.

Insistimos en tomar las precauciones necesarias para la evacuación del eventual condensado aun en la red secundaria. Más adelante veremos detalles de la eliminación de condensado.

En cuanto a la distribución propia del circuito, existe también tubería rígida, frecuentemente de tubo de cobre, útil para dispositivos expuestos a agresiones mecánicas o de temperatura. La tubería flexible para el circuito se ha difundido significativamente pues el desarrollo tecnológico nos permite utilizar hoy tubos resistentes a las chispas. Toda esta tubería ve favorecida su aplicación debido a la gran variedad de conexiones existentes en el mercado, algunas de las cuales facilitan significativamente su vinculación.

ALMACENAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO


El aire comprimido es. Quizás la única forma de energía fácilmente almacenable. Suelen utilizarse para este propósito tanques o depósitos de muy variados tamaños.

(Fig.6)

TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO

INTRODUCCIÓN

Una vez que el aire ha superado al compresor, comienza la etapa de acondicionamiento industrial, entendiendo por esto, los procesos a que debe ser sometido para que pueda ser utilizado sin


ningún riesgo mecánico ni químico. Es decir, queremos asegurarnos que el aire comprimido nos va a dar la prestación deseada y que no habrá de contaminar ni constituirse en el vehículo de ningún agente de corrosión.

Como hemos de suponer, el aire evoluciona a través de distintos aparatos y elementos que lo conducen y acondicionan.

Estos son los siguientes: post-enfriador, drenadores, tanque de almacenamiento, filtros de línea, secadores, filtros para partículas sólidas, para agua, para aceite, y para olores, regulación y tubería de distribución.

La figura que se transcribirá a continuación (Fig.7) nos da una idea de la posición relativa de cada elemento.

(Fig.7)

Cada uno de ellos tiene una función específica. Nos ocuparemos aquí de los que de una u otra forma son capaces de retirar agua del sistema.PURGAS O DRENADORES

Entendemos por purga o drenador cualquier dispositivo que permita retirar de la instalación el agua líquida proveniente del condensado.

Las posibilidades de clasificación nos conducen a reconocer dos grandes grupos, las purgas manuales y las automáticas.

PURGAS MANUALES

Estas se hacen efectivas con la simple colocación de una válvula de cierre (válvula esférica, globo o de diafragma.)Son tan elementales como efectivas, siempre que se las atienda con prolijidad y disciplina.

Es conveniente, con el propósito de prolongar los lapsos de apertura, colocar antes de la válvula un pequeño tanque de almacenamiento del condensado. Es obvio que de no tomar dicha precaución, al no purgar frecuentemente, el agua se acumularía en la tubería de bajada provocando una situación de riesgo ante la posible circulación hacia otros puntos.


La instalación de las purgas debe hacerse en las zonas más bajas de la tubería hacia donde se prevé que ocurrirá la acumulación de agua.

PURGAS AUTOMÁTICAS

Reconocemos por purgas automáticas aquellas que permitan la evacuación del condensado en forma totalmente independiente.

La clasificación de purgas se realiza según el parámetro que se toma como variable, así tenemos:

Purgas por flotación.Purgas por presión diferencial.Purgas motorizadas.

TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO

Cuando el agua se encuentra en forma de vapor debemos previamente llevarla al estado líquido, continuemos pues, nuestro estudio de la deshidratación del aire viendo inicialmente cuales son las herramientas de que disponemos para lograrlo, como funcionan y cuales son los criterios de mantenimientoEstas herramientas (o equipos) pueden dividirse según su ubicación en: aire - aire * Post-enfriadores aire - agua Separadores centrífugos. * Filtros de línea filtros mecánicos

Tratamiento en las redes de distribución.

por refrigeración * Secadores: por adsorción por absorción Por alimentación centralizada.TRATAMIENTO A LA SALIDA DEL COMPRESOR

Post - enfriadores

Cuando compresor aspira aire, se inicia un proceso de comprensión que siempre viene acompañado por un aumento de la temperatura y por ciertas modificaciones en la humedad relativa, densidad, etc.Post enfriador aire - aire

Este post-enfriador es el de empleo más expeditivo pues su instalación es muy sencilla y por lo tanto rápida. Consiste esencialmente en un radiador por donde se hace circular el aire comprimido, que recibe una circulación forzada de aire ambiente. El aire comprimido se enfría paulatinamente entregando el condensado correspondiente y luego es entregado nuevamente al sistema.


La (Fig 8.) nos permite observar la construcción de un post-enfriador aire-aire.

Sus limitaciones están relacionadas con la máxima presión de trabajo, la temperatura máxima de operación, la temperatura del ambiente y la capacidad de circulación que permite, pues cualquier variación de estos parámetros debería ser tal que a la salida la temperatura del aire comprimido sea menor que 40ºC. En muchos casos este aparato puede complementarse con purgas automáticas que eliminan el condensado que producen.

(Fig.8 )

Post-enfriador aire-agua

En el punto anterior nos hemos referido a la temperatura ambiente como fuente fría. El agua de abastecimiento corriente está asociada, en parte, al ambiente y por lo tanto se ha usado también como fuente fría. El post-enfriador aire-agua es más efectivo que el post-enfriador aire-aire y ocupa menos volumen, pero como contrapartida tenemos que es necesario atender la disminución de la temperatura del agua de circulación. Este enfriamiento se lleva a cabo en “torres de enfriamiento”. A veces es necesario una torre de enfriamiento específica para el post-enfriador, y a veces, dependiendo de la carga, puede compartir la torre principal, frecuentemente erigida para el agua de refrigeración de los compresores. Aparte de esto deben considerarse las instalaciones adicionales no mencionadas. Tuberías, bombas. etc.

La (Fig.9) muestra un esquema del post-enfriador.


(Fig.9)

Aquí podemos apreciar la evolución del agua de refrigeración, intercambiando calor con el aire comprimido que circula por el aparato. La zona de contacto entre ambos fluidos esta considerablemente extendida debido al tubo aletado con que se construyen. En este caso una parte del contacto entre fluido es contra-corriente y otra a favor posibilitando la conexión del aparato en forma simple.

Filtros de línea

Aunque con cierto adelanto, y para insertarlo en el lugar adecuado, analizaremos aquí estos elementos de características algo especiales.

Estos filtros, que deben instalarse antes de cualquier consumo, tienen como función retirar del aire comprimido el mayor porcentaje posible de agua líquida, aceite y partículas sólidas (incluso las que el propio compresor haya introducido) y así como también las emulsiones que suelen producirse al coexistir agua con aceite.

Existen distintos tipos de filtros que desempeñan esta función:

Los de acción mecánica (elementos filtrantes).Los inerciales (de acción ciclónica).Los combinados.

TRATAMIENTO EN LAS REDES

El tratamiento en las redes es más específico y depende de la calidad de aire pretendida. Esta aseveración nos da un mensaje en forma indirecta: todo lo anterior es obligatorio en el tratamiento del aire.

Efectivamente, no puede concebirse una instalación moderna que no posea lo anteriormente descrito.

Es muy importante entender esto, porque de lo contrario cualquier tratamiento que hagamos a partir de allí no tendrá sentido.


Secadores

Los secadores son equipos cuya misión es retirar la mayor parte posible del agua que no fue retirada por los equipos “aguas arriba”.

Este proceso se conoce como “secado al aire”, de allí el nombre de secadores.

Su aplicación depende fundamentalmente de las necesidades que tengamos del aire. En muchos casos es absolutamente necesario utilizar aire seco para no dañar los equipos o los productos asociados al proceso en cuestión.

Es lógico suponer que existen distintos tipos de secadores que consiguen también distintos grados de secado.

Revisaremos a continuación las construcciones más comunes de los distintos tipos:SECADORES POR REFRIGERACIÓN

Estos secadores aprovechan las variaciones termodinámicas del aire húmedo cuando se lo enfría a presión constante.Efectivamente, en las curvas para aire saturado a distintas presiones, con un enfriamiento a presión constante se puede seguir bajando por la curva de presión, movimiento que refleja la disminución de temperatura. Simultáneamente en ordenadas vemos que la humedad absoluta cae. Esto es exactamente lo que buscamos pues significa llevar agua al estado líquido para poder retirarla del sistema de aire comprimido.

En la (Fig.10) vemos el esquema de un secador por refrigeración.

El funcionamiento del equipo se reduce al funcionamiento de una máquina frigorífica. El ciclo se desarrolla así: el gas refrigerante es aspirado por el compresor y comprimido, sale con dirección al condensador, intercambiando calor con el gas entrante mientras el gas ya comprimido se enfría reduciendo la carga térmica en el condensador.

Allí gas se licua y pasa al evaporador a través de un tubo capilar (o a través de una válvula de expansión). Es en este punto del circuito donde el refrigerante líquido se evapora utilizando el calor del medio, es decir, del aire comprimido; aquí es donde el equipo intercambia calor con el aire llevando a cabo el enfriamiento del mismo. Evaporado el gas, pasa nuevamente al compresor y el ciclo se repite.


(Fig.10)

En la realidad, el ciclo frigorífico que se realiza puede mostrar algunas diferencias debidas al control, pero en términos generales lo dicho alcanza para comprender su funcionamiento.

Como características operativas, podemos mencionar: servicio de mantenimiento simple y capacidad de mantener un punto de rocío constante.SECADORES DE AIRE POR ADSORCIÓN

El secado por adsorción es un proceso físico relacionado con el fenómeno llamado “tensión superficial”, esto es la capacidad que tienen ciertos materiales de adherirse naturalmente entre sí.

Los materiales más usados son el GEL DE SILICE ANHIDRO y la ALUMINA, el primero es poseedor de canalizaciones o porosidades de muy pequeño diámetro.

Cuando el aire húmedo circula a través de estos materiales, las minúsculas gotitas de agua se le adhieren retirándose del aire.

En la mayoría de los casos estos secadores presentan el aspecto mostrado en el esquema . Debido a que después de un tiempo de funcionamiento el material desecante se satura, o sea pierde su capacidad para capturar agua, su diseño siempre contempla dos recipientes o torres.

Cuando uno de los recipientes se satura, el aire húmedo se orienta hacia el otro permitiendo la continuidad del proceso. Simultánea y paralelamente el aire seco producido se hace circular en forma restringida por el recipiente saturado produciendo el secado del gel.

SECADORES POR ABSORCIÓN

Este tipo de secadores utiliza para lograr su propósito un material delicuescente capaz de reaccionar químicamente con el agua. Al capturarla del aire, este material se va gastando y escurriendo de su contenedor al licuarse.

Esta situación conduce a que el material higroscópico debe reponerse periódicamente con el consiguiente inconveniente que ello significa.

En la (Fig.11), podemos apreciar su funcionamiento: el aire húmedo pasa, simplemente, a través del material delicuescente. Este captura químicamente las moléculas de agua, hecho que provoca su licuefacción. El componente ya líquido cae hacia el fondo del recipiente donde se elimina.


(Fig.11)

FILTRADO DEL AIRE COMPRIMIDO

INTRODUCCIÓN

Ya hemos adelantado en el capítulo anterior algunos aspectos de filtración que atañen a la instalación en general, faltaría, para completar el panorama, atender otros puntos clásicos donde se realiza la filtración.

Tratemos, primeramente, de advertir el motivo por el cual debemos usar filtros.

El aire ambiente que aspira el compresor, contiene impurezas. A éstas, se le agregan las que el propio compresor genera así como también las que pueda encontrar en camino hacia los puntos de distribución.

Esas impurezas son de distinta índole y de distinto tamaño.Creemos que es interesante que sepa que en un ambiente normal pueden encontrarse alrededor de 150.000.000 de partículas por m3 de aire y que cerca de un 80% de estas tienen un diámetro medio de 2 micrones. Existen también partícipes muy pequeñas como las de los aerosoles de aceite que alcanzan tamaños tan diminutos como 0,01 micrón.De hecho, un suministro central podría acondicionarse a la más alta calidad de aire, pero muy probablemente esto no sea lógico ni rentable. Resulta más cómodo y más barato, el preparar todo el aire para una calidad media y reacondicionarlo localmente según las necesidades. Esta tarea es la que confía a los filtros.

FILTROS

El rol fundamental de cualquier filtro es el de “protector”. Sí, protegen los elementos “agua abajo” de su posición. Entendiendo este concepto, entenderemos, no solo la importancia del filtro sino también la razón de sus eventuales combinaciones.La Tabla 1 muestra los materiales más comúnmente empleados para los filtros estándar.


ELEMENTO FORMAS DE FILTRACIÓN MALLAFIELTRO, PAPEL,

PAPEL DE FIBRA, ETC. FILTRACIÓN INTERNA FINA(5 MICRONES)

METAL FILTRACIÓN INTERNA PEQUEÑA Y MEDIANAMALLA DE ALAMBRE FILTRACIÓN EXTERNA GRANDE

SISTEMAS TIPO PARA EL TRATAMIENTO DE AIRE

Después de haber revisado prolijamente los medios a nuestra disposición podemos concluir que para cada necesidad habrá una combinación de medios que corresponda al tratamiento más indicado (esto es el más rentable).

La (Fig.12) nos muestra una propuesta esquemática, sin que necesariamente sean las únicas que podríamos conseguir pero que son las más comunes.

(Fig.12)A = POST-ENFRIADOR AIRE-AIREB = POST-ENFRIADOR AIRE-AGUA C = DRENADOR AUTOMATICO D = TANQUEE = FILTRO DE LINEA F = SECADOR POR REFRIGERACIONG = SECADOR POR ADSORCIÓN H = DRENADORI = FILTRO MECANICO J = FILTRO SUBMICRONICO FINOK = FILTRO SUBMICRONICO EXTRA


H

1

2

3

4

5

6

7

A

B

C

D

E

F

H H

H

G L

I

J

K

I

J

IJ M

L

J

L = FILTRO SUBMICRONICO SUPER FINOM = FILTRO PARA OLORES

REGULACIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO

REGULACIÓN DE LA PRESIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO

Como en todas las técnicas que manejan energía, en la neumática también es necesario controlarla.

La energía está directamente relacionada con la presión del sistema y el gobierno debe ejercerse controlando la presión. Las herramientas (o componentes)que permiten este control son los reguladores de presión.

Gracias al regulador de presión podemos conseguir una presión menor a la que genera el compresor, presión que adaptaremos a nuestras necesidades de trabajo.

Es interesante señalar que, en función de lo anterior, podemos distinguir do presiones (o niveles de energía)diferentes: la presión que entrega la fuente compresora y la presión que usamos para trabajar.

Observemos que la primera puede ser variable, obedeciendo en sus cambios a las posibilidades y regulación del compresor, mientras que la segunda siempre deberá ser constante, pues para un aprovechamiento racional de la energía neumática. Necesitamos que esta se mantenga al mismo nivel.

De ahora en más a la presión variable, anterior a nuestro regulador la llamaremos “presión de régimen” y a la que sale del regulador (presión constante), la llamaremos “presión de trabajo).

LA LUBRICACIÓN

INTRODUCCIÓN

La forma práctica más lógica para lograr el correcto funcionamiento de todo aparato en el que se verifiquen movimientos es, sin duda. La lubricación

Entre los componentes neumáticos existen dos formas de llevar a cabo esta lubricación: con lubricantes sólidos y con lubricantes líquidos.


En muchos casos se prefiere el lubricante sólido (que durará lo que el componente en cuestión) pues existe menos riesgo de contaminación del producto que se estuviera elaborando.

Cuando en cambio, se trata de lubricante líquido, la solución formal es instalar lubricadores.

La función de estos aparatos es incorporar al aire ya tratado, una determinada cantidad de aceite.

Una clasificación razonable para ellos puede hacerse atendiendo a su zona de influencia, así tenemos:

A1) Unidades individuales de lubricación.A2) Unidades centrales de lubricación.


CILINDROS NEUMÁTICOS


INTRODUCCIÓN

Los elementos que permiten efectuar la transformación de la energía de presión transmitida por el aire, en energía mecánica, es decir en trabajo, se denominan actuadores neumáticos.

Existe una clásica división, entre los elementos de trabajo neumático, basadas en sus posibilidades de actuación: los elementos o actuadores de acción lineal y los de acción rotativa.

Sólo con el fin de dar una idea anticipada de la importancia de este tema, diremos que se han desarrollado actuadores de tan variadas formas y modelos que prácticamente todas las industrias han encontrado una aplicación insustituible de los mismos.

Cuando uno se detiene a pensar como generar un movimiento rectilíneo sin que se origine en un movimiento de rotación, vemos bastante limitado nuestro campo de acción.

Entre los elementos que quedan, después de un prolijo análisis, se encuentran: el electroimán, el resorte, el plano inclinado (aprovechamiento de la gravedad) y finalmente la energía de presión..

Cada uno de los casos anteriores, salvo el último, no permite un control sencillo del movimiento.

Casi sin darnos cuenta, nos ha quedado en las manos, como única opción, la posibilidad que nos ofrece la energía de presión que, en nuestro caso, la estudiaremos como neumática.

Existe una cantidad más o menos amplia de actuadores y en general todos responden al mismo principio: en aire comprimido tiende constantemente a expandirse para equilibrarse con la atmósfera.

¿Qué deberíamos esperar de un buen actuador neumático estándar?

1.- Que exista en el tamaño que lo necesito (diámetro y longitud).2.- Que su rozamiento interno sea lo más bajo posible.3.- Que su montaje o instalación sea simple y rápida.4.- Que su vida útil sea lo más larga posible.5.- Que exista una variedad importante de diseños para adaptarlos a nuestra necesidad.6.- Que pueda utilizase con o sin lubricación.7.- Que pueda resistir los esfuerzos de tracción y compresión, así como la temperatura, sin deformarse

ACTUADOR NEUMÁTICO DE SIMPLE EFECTO


El habitualmente llamado cilindro de simple efecto, es un actuador capaz de recibir en una cámara una determinada cantidad de aire comprimido que al expandirse, mueve un eje o vástago que realiza un trabajo mecánico.

Se denomina de simple efecto porque su “efecto”, es decir, el trabajo que origina, sólo se produce en un sentido.

Este trabajo se manifiesta a partir del movimiento de un eje o vástago del pistón, es así que, si el eje está adentro saldrá y si está afuera entrará.

El movimiento de reposición del vástago a su condición de equilibrio se realiza a través de un medio elástico, que almacenó energía en la primera parte del ciclo y lo devuelve en la segunda.

La (Fig.13) nos ilustra con un cilindro de construcción convencional de simple efecto. Podemos apreciar allí, su construcción e identificar el cilindro propiamente dicho (o camisa) representado por tubo exterior, el pistón con el vástago, las tapas delantera y trasera y el elemento elástico (resorte) capaz de almacenar energía.

(Fig.13)

Es justamente la presencia de este elemento lo que complica su construcción y obliga a utilizar tubos más largos, pues el resorte al estar comprimido, ocupa un lugar considerable.

ACTUADORES DE DOBLE EFECTO

Su denominación obedece a la característica que tienen de posibilitar el trabajo en los dos sentidos (avance y retroceso).

Su construcción es similar a los de doble efecto, salvo que aquí no se cuenta con el resorte de reposición y es obligatorio estanquizar la cámara que contiene el eje.


Con el objeto de expresarnos adecuadamente, denominaremos cámara trasera a la que no contiene al eje y cámara delantera a la que si lo contiene.

Este tipo de actuador es el más utilizado en automatización neumática, pues es muy versátil en sus aplicaciones y muy sencillo de controlar.

Su recorrido, es decir su carrera, puede alcanzar longitudes estándar de dos a tres metros en ejecuciones cuyo diámetro lo admita.

La fuerza que debe realizar es uno e los factores que limitan esta carrera debido al fenómeno de pandeo. Por otra parte, diremos también que, la fuerza que puede realizar en la carrera de avance es ligeramente mayor que la que realiza durante el retroceso debido a la diferencia de área útil.

Algunos tipos de construcción: la (Fig.14) nos muestra un cilindro de doble efecto en posición de descanso. Haciendo ingresar aire a presión en la cámara trasera y liberando el de la delantera a la atmósfera logramos la salida del eje.

(Fig.14)

La fuerza que desarrolla durante el movimiento dependerá de la presión de alimentación y de la carga que deba mover. En la misma (Fig.41) vemos el actuador accionado.Su recuperación se consigue entregando aire a presión en la cámara delantera y liberando el de la trasera (hemos invertido el proceso).

VALVULAS

CLASIFICACIÓN

Las válvulas neumáticas controlan o regulan el paso del aire comprimido y su clasificación se efectúa por la función que desarrollan.Siguiendo las recomendaciones de CETOP, la norma DIN 24300 establece la siguiente división:

VALVULAS

Direccionales Bloqueo Presión Caudal Cierre o


Distribuidoras

VÁLVULAS DIRECCIONALES O DISTRIBUIDORAS Estas válvulas controlan el arranque, detención de la dirección del flujo neumático y con ello la dirección del movimiento y las posiciones de detención de los motores o cilindros.

La identificación de las válvulas direccionales se realiza sobre la base de:

Su constitución interna.Nº de posiciones.Nº de vías (u orificios).Accionamientos.Talla (caudal, presión, temperatura, marca, etc.)

Constitución

Las características constructivas de las válvulas son la que determinan su duración, fuerza de accionamiento, modos de inversión, racordaje y fijación.Representación esquemática

Para representar las válvulas direccionales en los esquemas, se utilizan los símbolos; éstos no dan orientación alguna sobre su constitución interna, solamente indican su función.

Las VALVULAS DIRECCIONALES se representan por cuadrados (Fig.15).La cantidad de cuadrados yuxtapuestos indica su número de posiciones.

(Fig.15)Nuestro propósito es conseguir una representación simbólica válida, para las válvulas de este grupo. Es necesario entonces tomar en consideración algunas precauciones.

Cada símbolo representativo de una válvula (o sea cada cuadrado) estará acondicionado a ciertos elementos. Estos pueden ser internos y externos.Entre los internos encontramos canalizaciones capaces de permitir la circulación del aire: el sentido de estas circulaciones se señala con flechas (Fig.16).


UNA DOS TRES CUATRO

(Fig.16)

Existen canalizaciones “doble mando”, obturaciones y conexiones internas, como puede observarse.Entre los elementos externos encontramos puntos de conexión que se utilizan de distintas formas.En la parte “inferior” se conectan el suministro de presión y los escapes a la atmósfera. En la superior se conectan las utilizaciones. La (Fig.17) muestra un ejemplo.

(Fig.17)

Con el fin de reconocer cada conexión se identifican con números o con letras y se utilizan de la siguiente forma:

1 ó P - Suministro de presión3, 5 ó R, S - Escapes2, 4 ó A, B - Utilización

En definitiva, con estos elementos, tenemos la posibilidad de “armar” una válvula. Por ejemplo:


1(P)

2 4

3(R)

(B)(A)

1(P)

2

3(R)

(A)

Válvula 3/2 normal abierta

Válvula 2/2 normal abierta

Válvula 3/2 normal cerrada

Válvula 2/2 normal cerrada

(Fig.18)

Conocido el símbolo de una válvula, podemos a partir de él, establecer la cantidad de vías. Se llaman vías de una válvula direccional, a la cantidad de puntos de conexión que podemos encontrar recorriéndola perimetralmente. En nuestro ejemplo el número de vías es 3 (tres).

Para conocer una válvula con más precisión es necesario conocer el número de posiciones. Se llaman posiciones de una válvula a la cantidad de cuadrados que contiene nuestro símbolo.

La denominación de una válvula e hace mencionando primero la cantidad de vías y luego de posiciones. En nuestro ejemplo: se trata de una válvula de 3 vías y 2 posiciones.

(Fig.19)

A continuación, presentamos algunos ejemplos de símbolos de válvulas direccionales:


13

2

Para materializar completamente una válvula a través de su símbolo, es necesario incorporarle otro que represente la forma en que habrá de ser accionada. Estos accionamientos se dividen en: muscular, mecánicos, eléctricos, neumáticos y combinados.

ACCIONAMIENTO POR FUERZA MUSCULAR

Representación genérica

Pulsador unidireccional

Pulsador bidireccional

Palanca

Pedal unidireccional

Pedal bidireccional

ACCIONAMIENTOS MECÁNICOS

Palpador

Resorte (generalmente usado para reposición o centrado)

Rodillo

Rodillo unidireccional


Válvula de retención pilotada

Válvula de escape rápido

Selector de circuitos

Un ejemplo nos puede aclarar su utilización:

Válvula 4/2 accionada por pulsador y retornada a su posición de equilibrio por resorte.

(Fig.20)

VALVULAS DE BLOQUEO

La función de estas válvulas es bloquear el pasaje de fluido en una dirección, o permitirlo en determinadas condiciones.


13

42

Válvula de retención (antirretorno)

Válvula de retención con resorte

INTRODUCCIÓN A LA OLEOHIDRÁULICA

La Oleohidráulica estudia la transmisión de la potencia a través del aceite que fluye por conductos y orificios hacia los actuadores impulsado por una bomba que es un generador de caudal.

Basada en un principio descubierto por el científico francés Pascal se refiere al empleo de fluidos confinados para transmitir energía, multiplicando la fuerza y modificando el movimiento.

La ley de Pascal, enunciada dice:

Todos los sistemas oleohidráulicos basan su trabajo en este principio. Lo que podemos concluir que la presión se distribuye uniformemente en todos los sentidos y es igual en todos lados. La figura estaría demostrando este principio.


"La presión aplicada a un fluido confinado se transmite íntegramente en todas las direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre áreas iguales, actuando estas fuerzas perpendicularmente a las paredes del recipiente".

(Fig.21)

PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA OLEOHIDRÁULICA

La oleohidráulica esta basada en los siguientes principios:

Los líquidos no tienen forma propia.

Los líquidos adquieren la forma del recipiente que lo contiene. Debido a esta condición el aceite de cualquier sistema oleohidráulico puede circular en cualquier dirección y a través de tuberías y canalizaciones de cualquier diámetro o sección.


Los líquidos son incomprimibles.

La figura muestra la condición anterior. Al llenar una botella con cualquier líquido

colocarle un tapón y tratar de comprimir el líquido a través del tapón, esto no se

conseguirá a menos que la botella se rompa por la presión ejercida.

(Fig.22)

Los líquidos transmiten en todas las direcciones la presión que se les aplica.

Los líquidos permiten multiplicar la fuerza aplicada.

(Fig.23)


VENTAJAS DE LOS SISTEMAS OLEOHIDRÁULICOS INDUSTRIALES

Las más importantes son:

VELOCIDAD VARIABLE.LOS ACTUADORES YA SEAN LINEALES O ROTATIVOS DE UN SISTEMA OLEOHIDRÁULICO PUEDEN MOVERSE A VELOCIDADES INFINITAMENTE VARIABLE.

REVERSIBILIDAD.LOS ACTUADORES OLEOHIDRAULICOS PUEDEN INVERTIRSE INSTANTÁNEAMENTE, EN PLENO MOVIMIENTO SIN NINGÚN RIESGO. LAS VÁLVULAS LIMITADORAS PROTEGEN LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA. LAS VÁLVULAS LIMITADORAS DE PRESIÓN, EN FUNCIÓN DE SEGURIDAD, PROTEGEN A LOS CIRCUITOS DE LA SOBRECARGA. PROPORCIONAN TAMBIÉN EL MEDIO DE REGLAJE DEL PAR O DE LA FUERZA SUMINISTRADA POR LOS ACTUADORES.

DIMENSIONES REDUCIDAS. LOS COMPONENTES OLEOHIDRAULICOS, DEBIDO A SU ELEVADA VELOCIDAD Y SU CAPACIDAD DE PRESIÓN, PROPORCIONAN ELEVADAS POTENCIAS DE SALIDA CON PESO Y TAMAÑO REDUCIDO.

Magnitudes fundamentales

Sistema internacional de unidades SI

Definiciones:

Masa:

Cantidad de materia que ocupa un cuerpo, su unidad, kilogramo (Kg).

Fuerza:

Según la ley de Newton: Fuerza = masa x aceleración [Kg m/s²].

Según el sistema SI, la fuerza se expresa en Newton (N).


F = m x a [kg m /s²]

Otra unidad de la fuerza es el kilopondio (Kp) = 9,81 N.

Presión: es una de las dimensiones más importantes en un sistema oleohidráulico y se define como una fuerza por unidad de superficie.

P = F/A P = presión N/m².F = fuerza en N.

A = superficie en m².

1 N/m² = 1 Pascal 1 N/m² = 1 Pa.

Equivalencia

En la práctica 1 Pascal es una unidad muy pequeña por lo tanto se utiliza el bar, 1 bar = 100000 Pa.

1 bar = 100 K Pa 1 bar = 14,5 psi. 1 bar = 1,02 daN/cm²

Longitud : Espacio recorrido, unidad: el metro, (m).Superficie : Signo A, unidad: metro cuadrado, (m²).Volumen : Signo V, unidad: metro cúbico, (m³).Velocidad : Signo v, unidad: metro por segundo, (m/s).Caudal : Signo Q, unidad: metros cúbicos por segundo, (m³/s).


1 N = 1 kg x 1 m/s² = 1 kg m /s²

HIDROSTÁTICA

PRESIÓN DE UN FLUIDO

Una columna de líquido ejerce, por su propio peso, una presión sobre la superficie en que actúa. La presión es función de la altura(h) de la columna de líquido, de la densidad del líquido y de aceleración de gravedad (g).

Si se toma recipiente de forma distinta llenos con el mismo líquido la presión será función solamente de la altura de la columna de líquido.


Definición:

La hidrostática es la ciencia que estudia los fluidos en reposo

P = h x x g

(Fig.24)

TRANSMISIÓN HIDRÁULICA DE FUERZA

Dado que la presión se distribuye uniformemente en el líquido, la forma del recipiente no tiene ninguna importancia.

La figura muestra este principio.

(Fig.25)

Las fuerzas son directamente proporcionales a las superficies.


A2

S2 A1 F1

S2 A1 F1

= =

Principio de la transmisión de presión

En los transmisores de presión las presiones son inversamente proporcionales a las superficies esto es:

(Fig.26)La figura demuestra este principio

Transmisión de presión

TIPOS DE FLUJO


P1 x A1 = F1

P2 x A2 = F2 luego P1/P2 = A2/A1

Flujo Laminar

Las partículas del liquido en este tipo de flujo se mueven formando capas que se deslizan ordenadamente hasta una cierta velocidad.

Flujo turbulento

Si aumenta la velocidad y la sección de pasaje no varía, cambia la forma del flujo.Se hace turbulento y arremolinados y las partículas no se deslizan ordenadamente en un sentido. La velocidad a la que el flujo se desordena se llama "velocidad critica"


FLUIDOS HIDRÁULICOS

OBJETIVOS DEL FLUIDO

Transmisión de potencia.Lubricación de las piezas móviles.Disipación del calor producido.Protección contra la corrosión.

Transmisión de potencia

El fluido debe poder circular fácilmente por las tuberías y orificios de los elementos, al objeto de transferir, con pequeñas perdidas, la energía de la bomba a los motores o cilindros.

Lubricación

Los elementos móviles de los sistemas hidráulicos son lubricados por el fluido para protegerlos del desgaste.

Disipación del calor o enfriamientoLa circulación del aceite a través de las líneas y alrededor de las partes del deposito.

Protección contra la corrosiónNingún órgano de la instalación hidráulica deberá ser atacado químicamente por el fluido.

REQUERIMIENTOS DE CALIDAD

Además de las funciones fundamentales, los fluidos hidráulicos pueden tener otros requerimientos de calidad tales como:

Impedir la oxidación.Impedir la formación de lodo, goma y barniz.Reducir la formación de espuma.Mantener su propia estabilidad, y por consiguiente, reducir el costo del cambio del

fluido.Mantener un índice de viscosidad relativamente estable entre amplios limites de

temperatura.Impedir la corrosión y la formación de picaduras.Separar el agua.Compatibilidad con cierres y juntas.


PROPIEDADES DEL FLUIDO

Para valorar cualquier tipo de fluido hidráulico hay que considerar las propiedades que les permiten realizar sus funciones fundamentales y cumplir con algunos o todos su requerimiento de calidad.

Viscosidad

Es la medida de la resistencia del fluido a su desplazamiento o circulación del mismo.

Un fluido que circula con dificultad tiene una viscosidad alta, se puede decir también que es un fluido grueso.

Un fluido que circula con facilidad, tiene una viscosidad baja, se puede decir también que es un fluido delgado o fino.

Las viscosidades tienen por unidades las siguientes:

La viscosidad absoluta en poise. La viscosidad cinemática en centistokes. La viscosidad relativa en Segundos Universales Saybolt (SUS) y números SAE.

Formas de viscosidad

Viscosidad dinámica.Viscosidad cinemática.

Viscosidad SUS.

Viscosidad dinámica

Considerando la viscosidad como la resistencia que ofrece una capa de fluido para deslizar sobre otra, es fácil medir la viscosidad dinámica en un laboratorio.

Viscosidad cinemática

El concepto de viscosidad cinemática es una consecuencia de la utilización de una columna de liquido para producir una circulación del mismo a través de un tubo capilar.Viscosidad SUS

La viscosidad relativa SUS se mide el tiempo en que demora una cierta cantidad de liquido en fluir a través de un orificio normalizado a una temperatura determinada.

Estas temperaturas son generalmente 100º F o 210º F que equivalen a 37, 8º C o 98,9º C respectivamente. Para aplicaciones industriales la viscosidad del aceite acostumbra a ser del orden de 150 SUS a 100º F.


ÍNDICE DE VISCOSIDAD

El índice de viscosidad es un numero arbitrario que indica el cambio de viscosidad del fluido al variar la temperatura.

(Fig.27)PUNTO DE FLUIDEZ

El punto de fluidez es la temperatura más baja a la que un liquido puede fluir.

Como regla general en un sistema hidráulico el punto de fluidez debe estar 10º C por debajo de la temperatura más baja de la utilización.Capacidad de lubricación las piezas móviles de un sistema hidráulico es deseable que tengan una holgura suficiente para que puedan deslizarse sobre una película de fluido denominándose esta condición lubricación completa. Si el fluido tiene una viscosidad deseada, las pequeñas imperfecciones de las superficies de las piezas metálicas no se tocaran.

(Fig.28)


La película del lubricante impide el contacto entre metalesResistencia a la oxidación

La oxidación es un factor importante que reduce la vida o duración de un fluido. Los aceites derivados del petróleo son particularmente susceptibles a la oxidación los productos de oxidación que son insolubles taponan orificios, aumentan el desgaste y hacen que las válvulas se agarroten.

Catalizadores

El calor, la presión, los contaminantes, el agua, las superficies metálicas y la agitación, todos ellos aceleran la oxidación una vez que este empieza. Es por ello que hay siempre un numero de catalizadores de oxidación en el sistema hidráulico.

Los fabricantes de aceites hidráulicos añaden aditivos para resistir a la oxidación. Estos aditivos impiden que la oxidación continua una vez iniciada y reducen el efecto de catadores de oxidación, son del tipo desactivador mecánico.Desemulsibilidad

El agua en el aceite facilita la acumulación de descontaminantes que pueden originar el agarrotamiento de las válvulas y la aceleración del desgaste. Con adecuados aditivos se puede conseguir que un aceite hidráulico tenga la capacidad para separar el agua.

(Fig.29)


Oxidación y corrosión por la humedad y la formación de ácidos en el aceite hidráulico

TUBERÍAS HIDRÁULICAS Y ESTANQUEIDAD

TUBERÍAS HIDRÁULICAS

Tuberías es un término general que engloba las diferentes clases de líneas de conducción que transportan el fluido hidráulico entre los componentes así como las conexiones utilizadas entre los conductores.

Los sistemas hidráulicos utilizan principalmente, hoy en día, tres tipos de líneas de conducción:

Tubos de gas.Tubos milimétricos.Mangueras flexibles.

Son más convenientes para hacer conexiones y para el mantenimiento de las instalaciones. En el futuro aparecerá probablemente la tubería de plástico que está usando gradualmente en ciertas aplicaciones

ESTANQUEIDAD

La estanqueidad se necesita para mantener la presión, para impedir la perdida de fluido y la contaminación.

Hay varios métodos para hacer estancos los componentes hidráulicos, según se trate de estanqueidad positiva o no positiva, o si la aplicación es de estanqueidad estática o dinámica, o de la presión de funcionamiento y de otros factores.

Una estanqueidad positiva impide que la más mínima cantidad de fluido se escape.

Una estanqueidad no positiva permite que una pequeña cantidad de líquido escape, tal como en la holgura de una


corredora en su alojamiento, para suministrar una película lubricante

Estanqueidad dinámica

Los elementos de estanqueidad dinámicos se instalan en piezas que se mueven una en relación con la otra. Así, por lo menos una de las piezas debe frotar contra el cierre y, por consiguientes, los elementos dinámicos están sometidos a desgastes. Esto hace, naturalmente, que su diseño y aplicación sean más difíciles

DEPÓSITOS OLEOHIDRÁULICOS

Un depósito industrial típico está construido con chapas de acero, fundición acerada o aluminio, en cualquiera de los casos los depósitos pueden ser: abiertos a la atmósfera cerrados bajo presión objetivos del deposito:

Almacenar el fluido de transmisión de potencia.Compensar fugas (siempre son posibles). Actuar como regulador térmico.Proteger el fluido contra la suciedad y cuerpos extraños.Permitir que el fluido se decante y sé desemulsiones.Complementar las funciones de filtrado.

Perspectiva seccionada de un depósito normal para instalaciones fijas de pequeña potencia.

Tapa de inspección superior.Tapón de llenado con filtro de aire.Control de nivel.Placa deflectora.

Tubería de retorno.Concavidad para retener las impurezas y facilitar el vaciado.Tapón de drenaje.Espiga magnética.Tubería de aspiración.Coladores de aspiración.Tapa de inspección general. Tapa de inspección general.


(Fig.30)


FILTROS

La confiabilidad de una instalación hidráulica depende fundamentalmente de la limpieza de está, es decir, del filtraje.

FACTORES QUE INCIDEN

Tipo de partícula (tamaño, contextura).Número de partículas. Velocidad del flujo en los distintos elementos.Presión, caídas de presión.Juegos, características constructivas.

ACCESORIOS

El término accesorios cubre una serie de elementos que son igualmente imprescindibles en cualquier circuito hidráulico. A continuación se analizan algunos de ellos.

MANÓMETROS


La función de un filtro es de mantener el nivel de impureza en un valor reducido y de está manera evitar un desgaste prematuro de los elementos.

Grado de filtraje absoluto: Bajo este término se denomina al valor que corresponde a la mayor impureza esférica y rígida que puede pasar por el filtro.

Los manómetros son necesarios para ajustar las válvulas de control de presión y para determinar las fuerzas ejercidas por un cilindro o el par desarrollados por los motores.

La mayoría de los manómetros indican 0 a la presión atmosférica y según él si deberán ser calibrados en bar o pascal.

Manómetro tubo de Bourdon(Fig.31)

Intercambiadores de calor

En los circuitos hidráulicos, parte de la impotencia instalada se transforma en calor al pasar el fluido por tuberías y válvulas; es decir, el fluido se calienta. Si el tanque no logra irradiar la cantidad de valor producido, se tendrá un aumento de temperatura de fluido y está estará sobre la temperatura de servicio deseada. El fluido debe ser refrigerado adicionalmente por medio de un intercambiador de calor.

Termostato, termómetro

Para el control de la temperatura de servicio de fluido se utilizan termómetros en las más diferentes versiones, que son introducidos en el tanque.

Si se desea mantener la temperatura de servicio del fluido constante, se pueden utilizar termómetros de conexión o termostatos que según el caso, ponen en funcionamiento el sistema de refrigeración o el de calefacción.

Interruptor flotante

Los interruptores flotantes se utilizan para controlar el nivel del fluido en el tanque. Se puede controlar el nivel máximo, el nivel mínimo o ambos.


Si es alcanzado alguno de los niveles extremos, el flotante emite una señal por medio de un contacto que es regulable en su altura. Esta señal es elaborada y provocada; por ejemplo, la para da de la instalación cuando el nivel es mínimo.

ACTUADORES HIDRÁULICOS

CILINDROS

Los cilindros son actuadores lineales. Por lineal queremos decir que el trabajo de un cilindro se realiza en línea recta.

TIPOS DE CILINDRO:

Cilindros de simple efecto o de doble efecto.Cilindros diferenciales y no diferenciales.

Las variaciones incluyen pistón liso o pistón con vástago, siendo este sólido o telescópico.

CILINDRO TIPO BUZO.

Quizá sea el actuador más sencillo de todos. Existe sólo una cámara para el fluido y puede ejercer fuerza únicamente en una sola dirección. La mayoría de estos cilindros se montan verticalmente y el retorno se efectúa por la acción de la gravedad. Son adecuados para aplicaciones que requieren carreras largas tales como elevadores y gatas para levantar automóviles.

(Fig.32)Cilindros tipo buzo

CILINDRO TIPO TELESCÓPICO

Se utiliza un cilindro telescópico cuando su longitud comprimida tiene que ser menor que la que se obtiene con un cilindro estándar. Pueden utilizarse hasta cuatro o cinco camisas. La mayoría de estos cilindros son de simple efecto, pero también los hay disponibles de doble efecto.


CILINDRO ESTÁNDAR DE DOBLE EFECTO

Se denomina así por que es accionado por el fluido hidráulico en ambos sentidos, lo que significa que puede ejercer fuerza en cualquiera de los dos sentidos del movimiento.

Un Cilindro estándar de doble efecto se clasifica también como cilindro diferencial por poseer áreas desiguales, sometidas a la presión, durante los movimientos de avance y retorno esta diferencia de áreas es debida al área del vástago.

En estos el movimiento de avance es más lento que el de retorno, pero pueden ejercer una fuerza mayor.

(Fig.33)

VÁLVULAS

Las válvulas son elementos que gobiernan los sistemas hidráulicos. Por medios de ellas se regula la presión, se distribuye el aceite y se regula su caudal a través de los circuitos hidráulicos.


CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS

Válvulas reguladoras de la presión del aceite.Válvulas distribuidoras de aceite.Válvulas reguladoras de caudal de aceite.

Los tres tipos fundamentales de las válvulas hidráulicas(Fig.34)

VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESIÓN

Las válvulas reguladoras de presión se emplean para limitar o reducir la presión dentro del sistema, para descargar la bomba o para fijar la presión de entrada del aceite a un determinado circuito. Son válvulas reguladoras de presión, las válvulas de alivio o válvulas de seguridad, las válvulas reductoras, las válvulas repartidoras secuenciales y las válvulas de descarga. La función de las válvulas de presión es influir sobre la presión en un sistema o en parte de él.Estas válvulas pueden ser clasificadas en tres tipos según la función que cumplen:

Válvulas limitadoras de presión.Válvulas reductoras de presión (reguladoras).

Válvulas limitadoras de presión o válvulas de alivio.

Estas válvulas son válvulas de seguridad que descargan la presión cuando ésta pasa de un determinado limite.


(Fig.35)

Válvulas limitadoras de presión, mando directo

Principio básico de funcionamiento:

Un elemento de cierre 1 es apretado por el resorte 2 con una fuerza que depende del tamaño y de la pretensión, contra el asiento 3. La cámara del resorte está descomprimida hacia el tanque.

La presión del sistema actúa sobre la superficie del elemento de cierre y del producto presión X superficie, resulta una fuerza que actúa contra el resorte. Al aumentar la presión, aumenta también la fuerza.

Mientras la fuerza del resorte es mayor, el elemento de cierre queda apoyado contra el asiento.Cuando la "fuerza de la presión" es mayor que la del resorte, el elemento de cierre se levanta de su asiente y abre la conexión.La válvula permanece abierta hasta que la "fuerza de la presión" y del resorte se igualen. La magnitud de la carrera de apertura del elemento de cierre depende del caudal evacuar. La presión correspondiente a la fuerza del resorte no es superada nunca.

Válvulas reductoras de presión

A estas válvulas también se las suele denominar "válvulas reguladoras de presión".

Con una válvula reductora se controla la presión secundaria, es decir, la presión de salida de la válvula. La presión secundaria es independiente de la presión primaria y es mantenida constante cuando la presión de entrada (primaria) sobrepasa al valor graduado. Es decir que en unja parte del circuito se puede reducir la presión del sistema a un valor más bajo.

(Fig.36)


Válvula reductora de presión, mando directo.

El elemento de mando es una corredora 1 que esta alojada en la cascada 2 y es empujada a su posición inicial por el resorte 3. En contraposición a las válvulas limitadoras y a la de conexión de presión. Las válvulas reductoras están abiertas en su posición inicial.

VÁLVULAS DISTRIBUIDORA DE CAUDAL

Controlan el sentido del flujo del aceite por el sistema hidráulico.

A este tipo de válvulas pertenecen las válvulas:

Rotativas.De carrete.Rotativas.

(Fig.37)


Válvulas Antirretorno o de retención.Función

Las válvulas de cierre tienen la función, en un circuito hidráulico, de un interrumpir el flujo en un sentido y permitir el flujo libre en el otro.

También se los llama antirretorno.

Las válvulas de cierre son construidas con cierre por asiento y por consiguiente no permiten fugas.Como elemento de cierre se utiliza generalmente una bola o un cono.

La sección muestra un antirretorno simple, en el cual el elemento de cierre es un cono 1 que es apretado por el resorte 2 contra el asiento 3. La posición de montaje es indiferente, ya que el resorte mantiene siempre al cono apoyado contra el asiento.

CIRCUITOS OLEOHIDRÁULICOS


Circuito con válvula de estrangulación y antirretorno, regulable(Fig.38)

Circuito con avance del émbolo sin sacudida(Fig.39)


ACTIVIDADES DE HIDRAULICA.

OBJETIVO:

Diseñar, montar y analizar los distintos parámetros de un circuito hidráulico.


1.-Para los dos circuitos anteriores, indique en la tabla el nombre del componente y la función que cumple.

N° NOMBRE FUNCION NOMBRE FUNCION010203040506

2.-Realice los circuitos en el panel

ACTIVIDAES DE NEUMATICA.

OBJETIVO:

Diseñar, montar y probar Circuitos Neumáticos tipos.

EJERCICIO N °1.

Diseñe un circuito de mando de un cilindro de simple efecto con una válvula 2/2 con pulsador

EJERCICIO N °2.

Pruebe el diseño montándolo en el panel de pruebas.EJERCICIO N °3.

Diseñe y monte un circuito de mando de un cilindro de doble efecto con una válvula 4/2 con palanca.

EJERCICIO N °4.


Al circuito anterior agréguele una válvula reguladora de caudal con el fin de que la salida sea lenta.

EJERCICIO N °5.

Diseñe y pruebe en el panel un mando indirecto para un cilindro de doble efecto con una válvula 5/2 o 4/2 comandada por señales neumáticas provenientes de dos válvulas 3/2 accionadas por un pulsador. La entrada del cilindro debe ser lenta y la salida comandada de dos puntos diferentes.

Nota :

Para cada ejercicio indicar en una tabla la lista de componentes y su respectiva función.


manual neumatica

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